一种适用于小循环水流量的背压式供热系统及方法
技术领域
本发明属于热电联产技术领域，涉及一种适用于小循环水流量的背压式供热系统及方法。
背景技术
随着城市化的日益发展，人民对集中供热的需求越来越大。在城市集中供热系统中，最常见的方式就是采用热电联产技术，利用汽轮机的抽汽或乏汽热量来加热热网循环水。
高背压供热是通过提高汽机排汽饱和温度，以加热进入汽轮机凝汽器的热网循环水，对外供热。凝汽器成为供热系统的第一级热网加热器，充分利用机组排汽的汽化潜热。极大的减小机组冷源损失，提高能量利用率。通常高背压机组设计排汽压力约为40kPa左右，对应排汽温度为75℃左右，凝汽器循环水出水温度控制在70℃左右。
但该供热模式下，汽轮机只能以热定电，参与电网调峰的能力有所下降，并且热网侧水力工况只能通过质调节而无法实施量调节。同时，对于大容量机组，其凝汽器设计循环水量较大，远高于集中供暖系统热网循环水流量。如常规600MW机组，凝汽器的设计循环水量为5-6万t/h，但一般集中供热系统中的热网循环水流量仅约1万t/h左右。即使提高机组背压，降低机组负荷，热网循环水流量也难以满足凝汽器需求。同时，大容量机组排汽流量较大，对应的集中供热系统难以完全消纳排汽热负荷。因此，600MW及以上机组在国内几乎没有高背压供热改造的实施案例。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种适用于小循环水流量的背压式供热系统及方法，该系统及方法能够有效解决大容量汽轮发电机组无法实施背压式供热的难点，同时实现排汽热负荷的完全消纳。
为达到上述目的，本发明所述的适用于小循环水流量的背压式供热系统包括热网回水管、凝汽器进水管、凝汽器、冷却塔调节旁路、吸收式热泵、热网加热器、热网供水管、收式热泵调节旁路、凝汽器进水管、冷却塔、汽轮机高中压缸及汽轮机低压缸；
热网回水管经凝汽器进水管与凝汽器的入水口相连通，凝汽器的出水口分为三路，其中第一路与冷却塔调节旁路的入口相连通，第二路与吸收式热泵的被加热侧入口相连通，第三路与吸收式热泵的热源侧入口相连通，吸收式热泵的被加热侧出口经热网加热器吸热侧与热网供水管相连通，吸收式热泵的热源侧出口经收式热泵调节旁路与凝汽器进水管相连通，冷却塔的底部出口经冷却塔出口管道与凝汽器进水管相连通；
汽轮机高中压缸的出口分为两路，其中一路与吸收式热泵的蒸汽入口及热网加热器的放热侧入口相连通，另一路与汽轮机低压缸的入口相连通，汽轮机低压缸的出口与凝汽器的蒸汽入口相连通。
汽轮机高中压缸的出口分为两路，其中一路经供热抽汽管道与吸收式热泵的蒸汽入口及热网加热器的放热侧入口相连通，另一路经汽轮机中低压缸联通管与汽轮机低压缸的入口相连通，其中，供热抽汽管道上设置有供热调节阀，汽轮机中低压缸联通管上设置有汽轮机中低压缸联通管供热蝶阀。
冷却塔调节旁路上布置有冷却塔调节旁路调节阀。
收式热泵调节旁路上设置有收式热泵调节旁路调节阀。
冷却塔出口管道上设置有冷却塔循环水调节阀及冷却塔循环水泵。
热网回水管上布置有热网补水泵。
本发明所述的适用于小循环水流量的背压式供热方法包括以下步骤：
汽轮机高中压缸的排汽分为两路，其中，一路进入到吸收式热泵及热网加热器中进行放热，另一路进入到汽轮机低压缸中做功，汽轮机低压缸的排汽进入到凝汽器中放热；
在供热期，通过调节汽轮机中低压缸联通管供热蝶阀的开度，分配进入汽轮机低压缸及供热抽汽管道中的蒸汽量，进入汽轮机低压缸中的蒸汽量影响凝汽器的最终热负荷，进入供热抽汽管道中的蒸汽量决定热网加热器及吸收式热泵的热负荷；热网回水经热网补水泵补水定压后与来自冷却塔、吸收式热泵输出的水混合后进入到凝汽器中进行加热，加热后的水分为三路，其中一路进入到冷却塔调节旁路中，第二路进入到吸收式热泵的被加热侧中，第三路进入到吸收式热泵的热源侧中，吸收式热泵热源侧输出的水进入到凝汽器中，吸收式热泵被加热侧输出的水进入到热网加热器的吸热侧中进行加热，并最终进入热网供水管中。
通过冷却塔调节旁路调节阀及收式热泵调节旁路调节阀调节凝汽器的循环水流量，以改变凝汽器的负荷；通过冷却塔调节旁路调节阀调节吸收式热泵被加热侧与热源侧的水流量，继而调节最终热网循环水量。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的适用于小循环水流量的背压式供热系统及方法在具体操作时，通过冷却塔调节旁路调节阀及收式热泵调节旁路调调节凝汽器的循环水流量，以改变凝汽器的负荷；通过冷却塔调节旁路调节阀调节吸收式热泵被加热侧与热源侧的水流量，继而调节最终热网循环水量，实现背压供热与机组发电量的解耦，以增加背压式供热机组的灵活性，解决大容量汽轮发电机组无法实施背压式供热的难点，相较常规抽汽供热方式，降低了机组供热成本，同时本发明在循环系统中增加吸收式热泵，以充分利用机组低品质热能，进一步强化机组的热电解耦特性。另外，热网补水泵与冷却塔循环水泵共同参与热网系统定压，在常规热网补水泵故障时，不影响热网系统定压，以加强供热系统安全可靠性，使背压式供热机组所带热网可采用质量并调的模式调节水力工况，提高供热系统的调节能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为热网补水泵、2为凝汽器、3为汽轮机低压缸、4为汽轮机中低压缸联通管、5为汽轮机中低压缸联通管供热蝶阀、6为汽轮机高中压缸、7为供热抽汽管道、8为供热调节阀、9为吸收式热泵、10为热网加热器、11为热网供水管、12为收式热泵调节旁路、13为冷却塔调节旁路、14为冷却塔调节旁路调节阀、15为凝汽器进水管、16为热网回水管、17为收式热泵调节旁路调节阀、18为冷却塔循环水调节阀、19为冷却塔循环水泵、20为冷却塔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的适用于小循环水流量的背压式供热系统包括热网回水管16、凝汽器进水管15、凝汽器2、冷却塔调节旁路13、吸收式热泵9、热网加热器10、热网供水管11、收式热泵调节旁路12、凝汽器进水管15、冷却塔20、汽轮机高中压缸6及汽轮机低压缸3；热网回水管16经凝汽器进水管15与凝汽器2的入水口相连通，凝汽器2的出水口分为三路，其中第一路与冷却塔调节旁路13的入口相连通，第二路与吸收式热泵9的被加热侧入口相连通，第三路与吸收式热泵9的热源侧入口相连通，吸收式热泵9的被加热侧出口经热网加热器10吸热侧与热网供水管11相连通，吸收式热泵9的热源侧出口经收式热泵调节旁路12与凝汽器进水管15相连通，冷却塔20的底部出口经冷却塔出口管道与凝汽器进水管15相连通；汽轮机高中压缸6的出口分为两路，其中一路与吸收式热泵9的蒸汽入口及热网加热器10的放热侧入口相连通，另一路与汽轮机低压缸3的入口相连通，汽轮机低压缸3的出口与凝汽器2的蒸汽入口相连通。
汽轮机高中压缸6的出口分为两路，其中一路经供热抽汽管道7与吸收式热泵9的蒸汽入口及热网加热器10的放热侧入口相连通，另一路经汽轮机中低压缸联通管4与汽轮机低压缸3的入口相连通，其中，供热抽汽管道7上设置有供热调节阀8，汽轮机中低压缸联通管4上设置有汽轮机中低压缸联通管供热蝶阀5。
冷却塔调节旁路13上布置有冷却塔调节旁路调节阀14；收式热泵调节旁路12上设置有收式热泵调节旁路调节阀17；冷却塔出口管道上设置有冷却塔循环水调节阀18及冷却塔循环水泵19；热网回水管16上布置有热网补水泵1。
本发明所述的适用于小循环水流量的背压式供热方法包括以下步骤：
汽轮机高中压缸6的排汽分为两路，其中，一路进入到吸收式热泵9及热网加热器10中进行放热，另一路进入到汽轮机低压缸3中做功，汽轮机低压缸3的排汽进入到凝汽器2中放热；
在供热期，通过调节汽轮机中低压缸联通管供热蝶阀5的开度，分配进入汽轮机低压缸3及供热抽汽管道7中的蒸汽量，进入汽轮机低压缸3中的蒸汽量影响凝汽器2的最终热负荷，进入供热抽汽管道7中的蒸汽量决定热网加热器10及吸收式热泵9的热负荷；热网回水经热网补水泵1补水定压后与来自冷却塔20、吸收式热泵9输出的水混合后进入到凝汽器2中进行加热，加热后的水分为三路，其中一路进入到冷却塔调节旁路13中，第二路进入到吸收式热泵9的被加热侧中，第三路进入到吸收式热泵9的热源侧中，吸收式热泵9热源侧输出的水进入到凝汽器2中，吸收式热泵9被加热侧输出的水进入到热网加热器10的吸热侧中进行加热，并最终进入热网供水管11中。
通过冷却塔调节旁路调节阀14及收式热泵调节旁路调节阀17调节凝汽器2的循环水流量，以改变凝汽器2的负荷；通过冷却塔调节旁路调节阀14调节吸收式热泵9被加热侧与热源侧的水流量，继而调节最终热网循环水量，在此模式下，可满足小循环水流量下的背压式供热，同时极大的提高了背压式供热机组的热电解耦特性。
本发明的特点在于：使600MW及以上的大容量机组，在凝汽器2循环水流量远高于热网循环水量时，仍满足背压式供热的条件；使背压式供热机组所带热网可采用质量并调的模式供热；将背压供热与机组发电量解耦，在电负荷较低而热负荷较高时，可降低循环水分流上塔流量，其他部分的循环水依次进入吸收式热泵9与热网加热器10，增大抽汽供热量；在电负荷较高而热负荷较低时，可增大循环水分流上塔流量，其他部分的循环水依次进入吸收式热泵9与热网加热器10，减小抽汽供热量；通过旁路调节进入热网加热器10与冷却塔20的流量时，热网补水泵1与冷却塔循环水泵19共同参与热网系统定压。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
